圧力調整器

【課題】二次圧力の急激な変化によるダイヤフラムの偏心や傾きを制限し、ダイヤフラム部品が二次室の周壁面に強く衝突して異音を発生することをなくす。
【解決手段】二次圧力の変動を感知して変位し一次室２から二次室６への流体流量を制御する弁体２０を動作させるダイヤフラム９に重ねたダイヤフラムプラグ１２の外側周縁に案内裾体２５を設けた。案内裾体２５は二次室６にその周壁面と狭い隙間を有して装入され、偏心や傾きを僅かにとどめてダイヤフラムプラグ１２が周壁面に強く衝突しないように働く。

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は二次圧力の変動をダイヤフラムに感知させ、その変位に応じて弁体を動作させることにより一次室から二次室への流体流量を制御して二次圧力を一定圧力に調整する圧力調整器、殊に二次側の要求流量が大幅に変化する気体の圧力調整に適する圧力調整器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】二次圧力の変動を感知して変位するダイヤフラムによって一次室から二次室への流体流量を制御する弁体を動作させ、二次圧力が一定圧力となるように調整する圧力調整器は、液体および気体を問わず幅広い分野で使用されている。
【０００３】例えば、埋蔵量が膨大であること、エンジン排気が低公害であることなどの理由から、自動車エンジンにおいてガソリンに代る燃料として注目されている圧縮天然ガスも圧力調整器を必要とし、そのための圧力調整器が多種類提供されている。
【０００４】図７は自動車に搭載して圧縮天然ガスを減圧することを目的として開発された圧力調整器の一例を示したものであって、本体５１には一次室５４と二次室５６と弁座５８とを設けて入口５５から一次室５４に入った流体が弁座口５９より二次室５６に流入して出口５７から送出されるようになっている。
【０００５】本体５１とカバー体５２との間にはダイヤフラム５３の周縁部が挟み固定されており、このダイヤフラム５３の二次室５６側の面には平板状のダイヤフラムプラグ６１が、カバー体５２の内部のばね室６０側の面には皿状のダイヤフラムリテーナ６２およびダンパばね６３の基部がそれぞれ重ねられ、ダイヤフラムプラグ６１の中心に突設したねじ６４に螺装したナット６５によってこれらが一体に結合されている。
【０００６】ばね室６０には内側周面に沿って薄肉筒状のダンパばねリテーナ６６が内装されており、基部から立上った板ばね状のダンパばね６３がダンパばねリテーナ６６に接触しているとともに、圧縮コイルばねからなる調整ばね６７がダンパばね６３の内側に位置してダンパ室６０に装入されダイヤフラム５３を二次室５６へ向けて付勢している。
【０００７】一方、ダイヤフラム５３の中心に位置させて弁軸６９の基端がダイヤフラムプラグ６１に取付けられ弁プラグ６８によって固定されている。この弁軸６９は二次室５６，弁座口５９を貫通し、その先端は一次室５４に装入された弁体７０に結合されている。
【０００８】二次室５６の流体圧力、即ち二次圧力が高くなるとダイヤフラム５３が調整ばね６７を圧縮してばね室６０の方へ変位することによって、弁体７０が弁座５８に接近し一次室５４から二次室５６への流体流量を減少させるか或いは着座して二次圧力を低下させる。二次圧力が低くなるとダイヤフラム５３が調整ばね６７のばね荷重で二次室５６の方へ変位することによって、弁体７０が弁座５８から大きく離れ一次室５４から二次室５６への流体流量を増加させて二次圧力を上昇させる。この動作により二次圧力が所定の一定圧力に調整されることは通常のダイヤフラム式圧力調整器と全く同じである。
【０００９】ダンパばね６３は二次圧力の急激な変化の際にダイヤフラム５３に発生する振動を吸収するものであり、或る程度硬い材料で作られているためばね室６０の周壁面に直接摺動させることなく硬質材料で作ったダンパばねリテーナ６６に接触させている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】前記の圧力調整器を自動車エンジンの燃料系に組込んで圧縮天然ガスの減圧に使用した場合、燃料要求流量が大幅に変化する自動車の過度運転時に二次圧力の急激な変化を生じる。特に、加速運転時に燃料要求流量が急増するために二次圧力が急激に低下してダイヤフラム５３を弁軸６９の軸線方向、即ち図の上下方向へ振動させるだけでなく横方向へ偏心させ、更にこれらが複合して傾けるという現象を生じる。
【００１１】ダイヤフラム５３が偏心し或るいは傾くと、円板状のダイヤフラムプラグ６１も一体に動いて二次室５６の周壁面に衝突して異音を発し、自動車の運転者や同乗者に不安感や不快感を与える。また、ダイヤフラム５３のこのような不規則な動きは弁体７０の動作を不安定とし、二次圧力の早期回復にも悪影響を及ぼす。
【００１２】本発明はダイヤフラムにダンパばねを具えたものにおいても二次圧力の急激な変化に伴う偏心や傾きを防止することができない、という前記課題を解決するためになされたものであって、自動車エンジンの燃料系のように燃料要求流量が急激且つ大幅に変化する系に使用しても安定した動作が期待できる圧力調整器を得ることを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】一次室から二次室への流体流量を制御する弁体が二次圧力を感知して変化するダイヤフラムによって動作し、二次圧力を一定圧力となるように調整する圧力調整器がもっている前記課題を解決するために、本発明は次のようにした。
【００１４】即ち、第一の発明はダイヤフラムの二次室側の面に重ねられたダイヤフラムプラグの外側周縁に案内裾体を設け、この案内裾体を二次室にその周壁面との間に狭い隙間を有して装入したものである。
【００１５】次に、第二の発明はダイヤフラムの二次室側の面に重ねられて弁体の弁軸を固定する弁プラグの外側周縁に案内裾体を設け、この案内裾体を二次室にその周壁面との間に狭い隙間を有して装入したものである。
【００１６】また、第三の発明はダイヤフラムの二次室と反対側に形成されているばね室側の面に重ねられたダイヤフラムリテーナの外側周縁に案内裾体を設け、この案内裾体をばね室にその周壁面との間に狭い隙間を有して装入したものである。
【００１７】更に、第四の発明はダイヤフラムの二次室と反対側に形成されているばね室の中心に案内筒体を設けるとともに、ダイヤフラムの中心に軸部材を突設し、案内筒体に軸部材を狭い隙間を有して挿入したものである。
【００１８】第一，第二および第三の発明における案内裾体は二次室またはばね室の周壁面との間に隙間を有するためダイヤフラムの正常な変位を妨げないが、僅かな偏心や傾きで周壁面に激しい衝突を伴うことなく接触し、異音を発生しないとともに弁体の動きを不安定にしない。また、第四の発明における案内筒体および軸部材は第一，第二，第三の発明における内壁面および案内裾体とそれぞれ対応しており、ダイヤフラムの正常な変位を妨げないとともに異音の発生、弁体の不安定をなくす。
【００１９】
【発明の実施の形態】図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１，図３，図４，図５および図６は本発明のそれぞれ異なる実施の形態を示すものであって、先ずこれらに共通の構成を説明する。
【００２０】本体１は一次室２と弁座４と二次室６とを下から上へ順に有しており、一次室２の底面は本体プラグ８によって閉止されているとともに、二次室６の上面はダイヤフラム９によって閉止されている。また、カバー体１０は下方へ開放したばね室１１を有しており、本体１の上にダイヤフラム９の周縁部を挟み込んで重ね固定されている。流体は入口３から一次室２に入り、弁座口５，二次室６を経て出口７から送出される。
【００２１】ダイヤフラム９の二次室６側の面には平板状のダイヤフラムプラグ１２が、ばね室１１側の面には外側周縁を立上がらせた皿状のダイヤフラムリテテーナ１３がそれぞれ重ねられ、ダイヤフラムプラグ１２の中心にダイヤフラム９，ダイヤフラムリテーナ１３を貫通させて突設したねじ１４にナット１５を螺装することによってこれらが一体に結合されている。
【００２２】ばね室１１には圧縮コイルばねからなる調整ばね１６が装入されダイヤフラム９を二次室６へ向けて付勢しているとともに、板ばね状のダンパばね１７が調整ばね１６の外側方に配置装入されている。
【００２３】一方、ダイヤフラム９の中心に位置させてこれと直角に弁軸１８が配置され、その基端の弁ナット１９がダイヤフラムプラグ１２に嵌込まれて弁プラグ２１により脱落しないように固定されている。弁軸１８は二次室６，弁座口５を貫通し、その先端は一次室２に装入した弁体２０に結合されている。
【００２４】そして、二次室６の流体圧力、即ち二次圧力と調整ばね１６のばね荷重とが平衡した位置に変位するダイヤフラム９によって弁体２０が弁座４に接近或いは着座し、または反対に弁体２０が弁座４から大きく離間することによって一次室２から二次室６への流体流量を制御して二次圧力を所定の一定圧力に調整するものであり、このことは従来のものと同じである。
【００２５】ダンパばね１７は二次圧力の急激な変化の際にダイヤフラム９に発生する弁軸１８の中心軸線方向の振動を吸収するものであり、周方向等間隔で複数設けられている。また、図１，図３，図４および図６に示した形態のものは平板状の基部１７_aをダイヤフラムリテーナ１３に重ねてナット１５により固定し、それより立上ったダンパばね１７をばね室１１にその周壁面に重ねて内装したダンパばねリテーナ２２に接触させている。ダンパばね１７はダンパ効果をもたせるために或る程度硬い材料で作る必要があり、アルミニウム合金などの一般的に比較的軟質の材料で作られるカバー体１０が摩耗することのないようにダンパばねリテーナ２２を設けたものであり、従ってダンパばねリテーナ２２は硬質材料で作られている。
【００２６】本発明の目的である、ダイヤフラム９の偏心や傾きによるダイヤフラムプラグ１２の二次室６の周側壁への激しい衝突の防止を達成させるため、図１に示した実施の形態ではダイヤフラムプラグ１２の外側周縁にダイヤフラム９と反対方向へ向かう環状の案内裾体２５を一体成形により設け、この案内裾体２５を二次室６にその周壁面との間に狭い隙間を有して挿入した。このものは請求項１に記載した第一の発明の一形態である。
【００２７】前記の隙間はダイヤフラム９の正常な変位動作を妨げないが、僅かな偏心または傾きで案内裾体２５が二次室６の周壁面に接触することにより、激しい衝突が回避され異音を発生させない。また、偏心や傾きが僅かであるため弁体２０の動きが不安定とならず、二次圧力の急激且つ大幅な変化を早期回復させることができる。
【００２８】図２は図１のダイヤフラムプラグ１２および案内裾体２５と二次室６との関係を説明する図であって、高さＬの案内裾体２５を有する外径Ｄのダイヤフラムプラグ１２が内径Ｄ₀の二次室６に装入され、角度θで傾いている。これらの間には、Ｓｉｎθ＝（Ｄ₀−Ｄ）／Ｌの関係があり、この式よりＤを変化させたときθは直線的に変化するが、Ｌを変化させたときθは双曲線的に変化することが判る。これより、案内裾体２５の高さＬを大きくするとθを大幅に小さく、即ち傾きを著しく小さい角度に制限することができる。
【００２９】従って、図１の形態においてはダイヤフラム９の正常な変位を妨げない程度に案内裾体２５を高く作るのが好ましい。また、このことによりダイヤフラムプラグ１２の外径Ｄを小さくしてその小形化を計ることが可能である。
【００３０】図３に示した実施の形態のものは、弁プラグ２１をダイヤフラムプラグ１２よりも大径の円板に形成し、その外側周縁に環状の案内裾体２６を一体に設け、この案内裾体２６を二次室６にその周壁面との間に狭い空隙を有して装入したものである。このものは請求項２に記載した第二の発明の一形態である。
【００３１】図３の形態における案内裾体２６は図１の形態における案内裾体２５と全く同じ機能を有し、ダイヤフラム９の偏心や傾きによる異音の発生を防止するとともに弁体２０の不安定な動きをなくす。
【００３２】図４，図５および図６に示した実施の形態のものは、ダイヤフラム９の偏心および傾きの抑制手段を二次室６の側に設ける代りにばね室１１の側に設けた点で図１，図３のものと相違している。
【００３３】図４に示した実施の形態のものは、ダイヤフラムリテーナ１３の外側周縁の立上り部を延長して環状の案内裾体２７を連続一体形成し、この案内裾体２７をばね室１１にその周壁面との間に僅かな隙間を有して挿入したものである。このものは請求項３に記載した第三の発明の一形態である。
【００３４】この図４の形態における案内裾体２７も前記各形態の案内裾体２５，２６と同様の機能をもっている。そして、この形態のものは二次室６に案内裾体を設けるスペースが得られない場合に有用である。
【００３５】図５は第三の発明の図４とは異なる実施の形態を示すものである。この形態ではダイヤフラムリテーナ１３に設けた環状の案内裾体２８をばね室１１にその周壁面との間に僅かな隙間を有して装入し、ダンパばね１７を案内裾体２８の内側面に接触させたものである。ダンパばね１７の平板状の基部１７_aはばね室１１の頂壁に重ねて固定されており、ばね室１１にダンパばねリテーナ２２を要しない構造である。また、ダンパばね１７と案内裾体２８との接触摺動によって摩耗粉を発生することがあっても、この摩耗粉はダイヤフラムリテーナ１３が受けて溜め、他の部品に付着して悪影響を及ぼすという心配がない。
【００３６】図６に示した実施の形態のものは、前記各実施の形態のものと異なり、ばね室１１の中心部にダイヤフラム９の偏心および傾きの抑制手段を設けたものである。即ち、ばね室１１の中心軸線上に位置させて頂壁から案内筒体２９を下向きに突出形成するとともに、ダイヤフラムプラグ１２のねじ１４を延長して軸部材３０を形成し、案内筒体２９に軸部材３０を狭い隙間を有して挿入した。
【００３７】この形態のものにおいては、ダイヤフラム９の偏心や傾きを軸部材３０が案内筒体２９の内側周面に接触することによって僅かなものにとどめるものであり、異音の発生防止、弁体２０の安定化という前記各形態のものと同じ効果をもたらす。
【００３８】また、この実施の形態のものは二次室６やばね室１１の周壁面に案内裾体２５，２６，２７，２８を接触させる部分を設ける場所的余裕のないものに好適であり、ダイヤフラム９から大きく離れた部分で軸部材３０を案内筒体２９に挿入することにより、前記各実施の形態のものと同様にダイヤフラム９の傾きを小さいものにとどめることができる。
【００３９】
【発明の効果】以上のように、本発明はきわめて簡単な手段で二次圧力の急激な変化に伴うダイヤフラムの偏心や傾きをごく僅かなものにとどめ、ダイヤフラム部品が二次室の周壁面に強く衝突して異音を発すること、或いは弁体の動作を不安定にすることを防止するものであり、流量が急激且つ大幅に変化する系においても安定した流量制御を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施の形態を示す縦断面図。
【図２】図１の形態の作用説明図。
【図３】本発明の第二の実施の形態を示す縦断面図。
【図４】本発明の第三の実施の形態を示す縦断面図。
【図５】本発明の第四の実施の形態を示す縦断面図。
【図６】本発明の第五の実施の形態を示す縦断面図。
【図７】従来例を示す縦断面図。
【符号の説明】
２一次室，６二次室，９ダイヤフラム，１１ばね室，１２ダイヤフラムプラグ，１３ダイヤフラムリテーナ，１７ダンパばね，２０弁体，２１弁プラグ，２５，２６，２７，２８案内裾体，２９案内筒体，３０軸部材，

【特許請求の範囲】
【請求項１】一次室から二次室への流体流量を制御する弁体が二次圧力の変動を感知して変位するダイヤフラムによって動作し、二次圧力を一定圧力となるように調整する圧力調整器において、前記ダイヤフラムの前記二次室側の面に重ねられたダイヤフラムプラグの外側周縁に案内裾体が設けられており、前記案内裾体は前記二次室にその周壁面との間に狭い隙間を有して装入されている。ことを特徴とする圧力調整器。
【請求項２】一次室から二次室への流体流量を制御する弁体が二次圧力の変動を感知して変位するダイヤフラムによって動作し、二次圧力を一定圧力となるように調整する圧力調整器において、前記ダイヤフラムの前記二次室側の面に重ねられて前記弁体の弁軸を固定する弁プラグの外側周縁に案内裾体が設けられており、前記案内裾体は前記二次室にその周壁面との間に狭い隙間を有して装入されている。ことを特徴とする圧力調整器。
【請求項３】一次室から二次室への流体流量を制御する弁体が二次圧力の変動を感知して変位するダイヤフラムによって動作し、二次圧力を一定圧力となるように調整する圧力調整器において、前記ダイヤフラムの前記二次室と反対側に形成されているばね室側の面に重ねられたダイヤフラムリテーナの外側周縁に案内裾体が設けられており、前記案内裾体は前記ばね室にその周壁面との間に狭い隙間を有して装入されている。ことを特徴とする圧力調整器。
【請求項４】前記ダイヤフラムの振動を吸収するダンパばねが前記案内裾体の内側面に接触させて前記ばね室に取付けられている請求項３に記載した圧力調整器。
【請求項５】一次室から二次室への流体流量を制御する弁体が二次圧力の変動を感知して変位するダイヤフラムによって動作し、二次圧力を一定圧力となるように調整する圧力調整器において、前記ダイヤフラムの前記二次室と反対側に形成されているばね室の中心に案内筒体が設けられているとともに、前記ダイヤフラムの中心に軸部材が突設されており、前記案内筒体に前記軸部材が狭い隙間を有して挿入されている、ことを特徴とする圧力調整器。

【図１】